【水谷 亘（みずたに・わたる）＠産業技術総合研究所 ナノテクノロジー研究部門　単一分子・界面技術グループ　主任研究員】

　研究：プローブ顕微鏡、有機分子の構造生成と機能評価
　著書：『ナノテクノロジーの最前線 アトムテクノロジーへの挑戦１　ナノテクで原子分子を見る触る操る』共著、日経BP社
　翻訳：リード/ツアー「熱を帯びる分子コンピューター開発」日経サイエンス2000年10月号, 53-61
　　　　ホワイトサイズ／ラヴ「ナノ構造を作る新技術」日経サイエンス2001年12月号, 30-41

　ホームページ： http://staff.aist.go.jp/w.mizutani/
　　　　　　　　 http://staff.aist.go.jp/w.mizutani/nanotech/
　掲示板： http://www.nanoworld.jp/bbs105/bbs105.cgi

○今週からまた新シリーズです。今回からは産業技術総合研究所 ナノテクノロジー研究部門の水谷亘さんのお話です。ナノ（１０億分の１ｍ）のスケールの技術として、ナノテクノロジーが注目されています。いろいろな期待が高まっていますが、ナノテクノロジーは多種多様、様々な技術を含んだ幅広い概念の言葉です。その中の一人はどんな研究をなさっていらっしゃるのか。ご研究の一端を伺ってみようと思います。（編集部）

…前号から続く　（第５回）

[11: ソフト・リソグラフィー]

○ソフト・リソグラフィー？

■これはスタンプでやるというやつです。
　型をとってポリマーでスタンプを作って、その上にチオールとか、我々のところだとアミノシランなんですけれども、付けて、別の基板の上にペタッと置くと。そうすると、もとのマスターの型が基板の方に転写されるわけです。

○へえ〜。

■その上に、さらにDNAを付けてみたりとか、微粒子を付けたりとか、あるいは光ですね、色素みたいなのを付けるとか、そんなことをやっているんです。この場合は、色素を付けて蛍光を顕微鏡で見ると、確かにパターンのところにだけ付いてるよとか。あとはポリマーを付けてみたりとかしているわけです。

○何でDNAなんですか。

■DNAをパターニングするといろいろ応用がありそうだということです。

○と仰るのは？

■応用的にはいわゆるDNAアレーですね。DNAチップとかいわれているものですけれども。あれのパターニングの精度というのは、大体、一生懸命やっても、これで20ミクロンぐらいなんですね。一番、高密度でやられて20ミクロンぐらい、プラスチックのケースみたいなのでやって100ミクロンぐらいのサイズなんですけれども。

○ダイヤモンドの上によくくっつくそうですね。

■DNAですか。

○DNAが。

■それは知りませんでした。

○早稲田の川原田先生(http://www.kaw.comm.waseda.ac.jp/index_ja.html)によると、そうだそうです。

■そうなんですか。何か処理しているんじゃないのかな。

○酸素終端にすると親水性になって、くっつきやすいとか。
http://www.kaw.comm.waseda.ac.jp/enzyme/chem.htm
　脱線しました、すみません。

[12: ＤＮＡそのほかの固定]

○高密度なDNAアレーを作る話でしたね。

■DNAアレーで高密度なものを作るときにはフォトリソグラフィーみたいな方法でやることになるんですけど、従来フォトリソというのは、もともと半導体とか金属のパターニングに使われている技術なので、無機物の表面でやっていたわけです。

○ええ。

■レジストを塗って光を当てて、レジストの変質した部分だけ有機溶媒で取り去るんですけど、レジストを取り去るときにDNAなんかの有機物はパターニングしていても、一緒に取れちゃうんですね。それを実際に評価している報告があって、一回やるごとに30％ぐらい減っちゃう。
　そういうことがあるので、10ミクロンぐらいのパターニングでもフォトリソを使わないでできれば、一つ役に立つのかなのいうのが動機というか。
　後付けなんですけどね、実は（笑）。

○どの程度に細かくできるんですか？

■今のところ数ミクロンくらいです。パターニングしてみようというのは、いろいろなのがあったんですけれども、さっき言っていたSNPの評価に使うには、DNAをうまく線状に並べたいよという要請があります。それでうまくDNAを選択的に吸着させたいということがあって、そのためにマイカの上をアミノシランで処理が知られていたんです。実際に、隣のグループでDNAを扱っていたんですね。この処理自体もアトムテクノロジー研究体が始まってから、ようやくできるようになってきたんです。
　当初はうまく固定できなくて、DNAを見ようとしてもプローブとしても動いちゃうぐらいで見えなかったんですけど、こういう処理ができたので見えるようになった。それを、アミノシランで処理をうんと薄くしてやると、実はアミノシランが均質膜じゃなくて、島状に、パッチ状になっていて、その上にDNAを付けると、島の上だけに付くんですね。
　これならこのぐらいの精度でうまく選択的な吸着ができるんじゃないのというような話だったので、じゃあ、どうやってパターニングしようかという話でマイクロコンタクトプリンティングをやってみましょうかと。

○で、実際にやってみると？

■アミノシランのマイクロコンタクトプリンティングをやってみると、実際に選択的な吸着みたいなものが見られると。
　それで、ほかにもいろいろできるんじゃないかということで、光、色素、ポリマー、あとこれはシリコンの微粒子なんですけど、こんなものもパターニングができています。

○シリコンの微粒子？

■これは筑波大学と一緒にやっていたんですけど。

○シリコンの微粒子を吸着させてパターンを作ると、どういう良いことがあるんですか。

■これはなんか光るという話ですね、シリコンの微粒子ですが。

○ああ、東工大の小田俊理先生(http://diana.pe.titech.ac.jp/)から伺ったことがあります。シリコンをどんどん小さくすると光るという話でしょ？

■そうそう。

○でもシリコンが光ると、何がどう役に立つんですか。僕はそのへんが分かってないんですが。新しい光の材料に使えるとか、そういうことなんですか。

■そうですね。

○まあ、シリコンが光るということ自体は結構面白いなんて思ったんですけど――。

■そうですね。普通は光らないんですけど、高輝度で光るんだということで、筑波大の方でも一生懸命研究されていて、SAM膜を使ってうまくパターニングできないかというようなことで、一緒に仕事をさせてもらったんです。

○ふむふむ。

[13: ナノテク＝量子効果利用とは言えない]

○最近いわれている、いわゆるナノテクノロジーの宣伝文句の一つに、小さくしていくと今までバルクでは表れなかった機能が出てきて、その表れなかった機能をマクロなスケールのところまで維持してそのまま持ってこられるから新しい材料ができるんだとか、いろいろな新しい機能を持ったものができるんだというのがありますね。
　それがナノテクのたぶん大きな売りの一つだと思うんですけど、水谷さんはその辺をどういうふうに捉えていらっしゃいますか？

■そうですね……。Small is different というのがナノテクの一つのキャッチフレーズになっていますね。

○そういうことを意識していらっしゃるのか、逆に、いや、あまり現場としては関係ないよということなのか。

■正直なところ、私が直接関連している仕事でナノにして特別な機能が出るものというのがあまりないんですよ。

○そういうものなんですか？

■残念ながら今のところそういう段階なんですね。だからその辺は非常に悩ましいところです。
　量子効果を出そうと思うと、本当に1ナノ、2ナノに持っていかないといけないんですけど、我々のやっているナノテクノロジーというのはまだ100ナノくらいのところがメインかなと思っているんですけどね。10ナノ、20ナノに行ければよいのですが。もっとも分子なんかは最初からそういうレベルになっているんですけれど。

○ふーむ。

■だから、今は合成の人たちと協力して研究するようにしています。光ったり、電気を流しやすい分子とか、あるいは特別な物質と結合して状態が変わるような分子、あるいはロタキサンみたいなスイッチングをするような分子、そんなものをセルフアセンブル膜に埋め込んで、そういうかたちで評価してやると、それが一つの仕事にはなっていますね。ナノの量子効果をバルクにうまく持っていくというところは、あまり意識したことはなかったですね、確かに。

○そんなもんですか。いろいろな人がいろいろな宣伝文句でいろいろなことを言ってるので。5月28日に行われた理研の「単量子操作研究グループ」の発足記念立ち上げシンポジウム(http://www.riken.go.jp/r-world/event/2002/nanosym/index.html)は、そのへんの量子効果云々が宣伝文句で、もう、まるきりそんな感じでしたね。まあ、まだ立ち上がったばかりなので、何とも言いようがないんですが。

■ええ、そういう切り口は確かにあると思ういます。
　だけど、やっぱりそれはある種、系を選ばないとできない仕事だと思うんです。だから量子コンピューティングとかスピンデバイスをターゲットにして理研のプロジェクトが立ち上がったんだと思います。やっぱりそういう効果が出るものを持ってこないと、量子効果云々は大きな声では言えないです。

[14: ミリピード]

○スイッチング素子を埋め込んだりしてSAM膜とかをつくるということになると、例えば記録媒体とかにも応用は考えられないですか。

■そうですね。記録については、いわゆる磁気記録には非常に投資されているし、進歩もしているので、本当にコンペティティブなものができるかというと、難しいなというのが正直なところですけどね。
　ただ、プローブで記録するというのはIBMもやっているんですよ、実は。「ミリピード」といって、プローブをものすごくたくさん、1,000個ぐらい並べて、それで読み書きをしようということで。 (http://www.hotwired.co.jp/news/news/Technology/story/3719.html
http://domino.research.ibm.com/Comm/bios.nsf/pages/millipede.html こういう仕事も量子効果が現れないナノテクですね。
だから、不可能じゃないとは思うんですけれども、産総研で今からそういうものと競合できるレベルまで持っていくのは、かなり難しいんじゃないかな。

○IBMの方はちゃんと動いているんですか。

■2年ぐらいで製品化するような話は聞いています。JRCATにいた人でミリピードのプロジェクトに加わった人がいるんですよ。

○ふーん。商品化あるいは製品化して、だれに売るんですか。というか、どんなものになってくるんですか。

■カード状のメモリみたいな感じで出てくると思うんですけどね。かなり高密度だという話です。

○僕は、セルフアセンブル膜が世の中に浸透したら、もっと単純な、たとえば塗ったらオーケーみたいな、そういうような記憶媒体が出てくるのかなと期待したんですが（笑）。

■それはでも読み書きができないと、どうしようもないですから。読み書きでうまい手があれば一番いいんですけどね。

○最近は光でスイッチングする素子とか分子とかいっぱいあるじゃないですか。らせんのやつとか。(ex.: http://www.jst.go.jp/crest/report/heisei11/pdf/b-2-05.pdf)

■ありますね。確かにメモリというのはナノテクの、特にアメリカでやってるNNI（ナショナル・ナノテクノロジー・イニシアチブ）なんかでも、角砂糖の中に国会図書館を全部入れるとか、そういうメモリ技術にしようとかいう話はありますね。
　ああいう目標、ターゲットの立て方自体が非常にうまいなとは思うんですけれども、我々のところで下から技術を積み上げていって、そういうことが言えるのかと言われると……。

○次号へ続く…。

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◇ZDNet　FeliCa――楽しみなモバイル端末への展開
http://www.zdnet.co.jp/news/0210/09/nj00_feli_mob.html

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http://www.zdnet.co.jp/enterprise/0210/07/nw03.html

◇ZDNet　2002年度のバイオメトリクス認証市場は46億円規模に――矢野経済研究所
http://www.zdnet.co.jp/enterprise/0210/07/n13.html

◇CNET　バッジ型の超小型『Wi-Fi』電話を発売
http://japan.cnet.com/News/2002/Item/021009-1.html

◇ケータイWatch　NTTとNTTドコモ、相手の体に触れるとデータ通信できる技術
http://k-tai.impress.co.jp/cda/article/news_toppage/0,,11213,00.html

◇レスキューシステム研究拠点「川崎ラボラトリー」の開所式について
http://www.pref.kanagawa.jp/press/0210/21003/

◇週刊・医学界新聞。再生医学・医療のフロントライン(13) 消化器・呼吸器の再生　京都大学再生医科学研究所助教授・臓器再建応用分野・中村達雄
http://www.igaku-shoin.co.jp/nwsppr/n2002dir/n2505dir/n2505_02.htm

◇AIST Today　VOL.2　No.10
http://www.aist.go.jp/aist_j/aistinfo/aist_today/vol02_10/vol02_10_main.html

◇日経サイエンス・メールニュース創刊
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